汽車綠色維修技術(shù)在汽車涂裝中的應(yīng)用研究

中圖分類號(hào)：U463.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-8639（2025）10-0151-03

【Abstract】The traditional automotive painting processis characterized by high energy consumption， high VOC emisions and pollution，whichrestricts thesustainabledevelopment ofthe industry.This articlesystematicallyreviews the applicationpath and technological evolution of green maintenance technology inthecoating field from threeaspects： materialinovation，processupgrading，andsystemcollaboration.Greenmaintenance technology，throughthecollration of multiple technologies，reduces energy consumption in the coating process and promotes the transformation of the industrytowardslow-carbonizationand intellgence.Inthefuture，itisnecessarytobreak through thecostbottleneckof environmental protection materials and deepen the integration of AI and carbon footprint tracking technology.

【Key words】green car maintenance technology；automobile painting;applied research

0 引言

汽車涂裝主要以工藝性、抗腐蝕性、裝飾性等為目的，其為汽車生產(chǎn)中重要的一環(huán)。在汽車整車制造的四大工藝中，汽車涂裝的工序、工藝參數(shù)等多而復(fù)雜。汽車綠色維修技術(shù)旨在確保最高資源利用率和最小環(huán)境污染的前提下，促使車輛恢復(fù)或保持初始狀態(tài)。隨著涂裝產(chǎn)業(yè)的不斷提升，為進(jìn)一步推動(dòng)汽車涂裝健康穩(wěn)定發(fā)展，減輕生態(tài)環(huán)境壓力和負(fù)擔(dān)，將汽車綠色維修技術(shù)應(yīng)用于現(xiàn)代汽車涂裝，借助新技術(shù)提高汽車涂裝的生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)環(huán)境友好性以及低成本，從而創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益。本文首先介紹汽車涂裝、汽車綠色維修技術(shù)的基本概念，并分析汽車綠色維修技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，重點(diǎn)闡述綠色維修技術(shù)在汽車涂裝方面的具體應(yīng)用策略，從而為汽車涂裝產(chǎn)業(yè)提供借鑒和參考。

1汽車涂裝工藝的污染瓶頸

當(dāng)前國(guó)內(nèi)外汽車企業(yè)主要采用的是傳統(tǒng)的“三涂?jī)珊妗保?C2B）烘干工藝，其工藝雖已非常成熟，但工藝本身仍存在諸多不足，如在噴涂過程中排放出大量有機(jī)揮發(fā)物，能耗占整個(gè)汽車生產(chǎn)制造過程的 60% ，以及對(duì)設(shè)備的要求較高[，具體的污染與能耗結(jié)構(gòu)分析如表1所示。水性漆工藝可降低有機(jī)揮發(fā)物質(zhì)（VolatileOrganicCompounds，VOC）的排放，涂料的環(huán)保性得到提高，但其以水為溶劑，需加入水性樹脂，存在涂層腐蝕性風(fēng)險(xiǎn)、分散性差及烘干時(shí)水分難以揮發(fā)導(dǎo)致能耗高的缺點(diǎn)[1]。

表1污染與能耗結(jié)構(gòu)分析表

針對(duì)表1揭示的四大污染類型，綠色維修技術(shù)通過材料革新、工藝升級(jí)與系統(tǒng)協(xié)同三大路徑，為汽車涂裝行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供系統(tǒng)性的解決方案。

2綠色維修技術(shù)應(yīng)用途徑與對(duì)比分析

2.1 材料革新：環(huán)保涂料迭代

近年來(lái)，國(guó)際上已專門制定了汽車生產(chǎn)過程中有機(jī)揮發(fā)物的排放標(biāo)準(zhǔn)，從而對(duì)汽車涂裝材料的使用進(jìn)行有效控制。在汽車涂裝過程中，VOC和有害重金屬的排放主要集中于前處理材料和涂料中。為減少這兩類有害有毒物質(zhì)的排出，將綠色維修技術(shù)應(yīng)用到汽車涂裝材料中是關(guān)鍵所在。早在20世紀(jì)80年代，德國(guó)就已經(jīng)研制出了水性涂料[2。水性涂料是指選用水溶液作為溶劑，同時(shí)加入不同水性樹脂而制成的涂料，其在控制揮發(fā)性有機(jī)化合物排放方面發(fā)揮了重要作用，目前水性丙烯酸氨基漆和水性聚氨基在汽車涂料中的應(yīng)用較為廣泛。但水性涂料仍存在配方添加劑帶來(lái)的潛在腐蝕性、水的較高表面張力導(dǎo)致潤(rùn)濕流平性挑戰(zhàn)以及相對(duì)較高的生產(chǎn)成本等問題，逐漸難以滿足汽車領(lǐng)域日益提升的性能與成本需求。應(yīng)運(yùn)而生的是高固體分涂料，是普通固體分含量能達(dá)到 64%～84% 的涂料[。高固體分涂料不僅VOC排量低，節(jié)省涂料溶劑和減少污染，還能充分利用現(xiàn)有施工設(shè)備節(jié)約能源。隨著技術(shù)發(fā)展，以及響應(yīng)環(huán)保、節(jié)能的號(hào)召，越來(lái)越多的新型環(huán)保涂料得到開發(fā)，其中就包括粉末涂料，其具有環(huán)保、節(jié)能、優(yōu)質(zhì)、高效和經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn)。粉末涂料為 100% 的固體，生產(chǎn)和涂裝過程都不產(chǎn)生VOC，沒有液體涂料涂裝存在的環(huán)保、安全、浪費(fèi)等問題[3]。水性漆、高固體分涂料、粉末涂料三類涂料的性能差異如表2所示。

表2水性漆、高固體分涂料、粉末涂料三類涂料的性能差異表[4-11]

除上述新型環(huán)保材料的開發(fā)使汽車涂裝品質(zhì)上升，成本下降外，近年來(lái)涂料廠家著眼于創(chuàng)造一些新技術(shù)，如Henkel公司開發(fā)了基于氧化鋯的轉(zhuǎn)化膜，該技術(shù)不產(chǎn)生有害化合物和殘?jiān)?/p>

2.2工藝升級(jí)：資源循環(huán)與智能替代

1）節(jié)水減排。涂裝工廠的用水分布主要包括生產(chǎn)用水、生活用水和其他用水。作為用水大戶，其用水量的多少直接關(guān)系到整個(gè)汽車制造公司的用水總量。為避免水資源的浪費(fèi)，應(yīng)對(duì)涂裝工廠的用水進(jìn)行分析，采取必要的有效措施。先是對(duì)廢水進(jìn)行元素含量分析，再是引入反滲透設(shè)備，開發(fā)水循環(huán)系統(tǒng)對(duì)廢水進(jìn)行提煉，使廢水的電導(dǎo)率以及有機(jī)元素含量達(dá)到自來(lái)水標(biāo)準(zhǔn)后回收再利用。另外，應(yīng)采取常規(guī)使用的物理化學(xué)法（物化）加生物化學(xué)（生化）進(jìn)行處理：先使用混凝沉淀技術(shù)沉淀掉廢水中由微小的懸浮顆粒和膠體顆粒互相之間產(chǎn)生凝聚作用的絮凝體，然后好氧菌把經(jīng)過物化的廢水中大部分的有機(jī)物進(jìn)行分解，再排放至生化沉淀槽，通過自然沉淀達(dá)到泥水分離。許能才等人[]的研究中表明，經(jīng)過以上步驟， 50% 的一級(jí)濃水可在達(dá)到自來(lái)水標(biāo)準(zhǔn)后返回原水箱重新制水。汽車涂裝行業(yè)用水量大，廢水種類多且水質(zhì)復(fù)雜，針對(duì)這些特點(diǎn)，節(jié)水減排需要針對(duì)性的措施[13-14]。

2）智能噴涂。傳統(tǒng)噴涂技術(shù)主要是人工噴涂，噴涂不完整，出現(xiàn)霧漆、斷層，嚴(yán)重影響了噴涂效果和品質(zhì)。隨著信息技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展，以及新型感知技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)的廣泛應(yīng)用，制造業(yè)正在向自動(dòng)化、信息化、數(shù)字化和智能化的方向發(fā)展。綠色熱噴涂技術(shù)主要是對(duì)傳統(tǒng)噴涂產(chǎn)生不良效果的規(guī)避，減少苯類物質(zhì)對(duì)環(huán)境和維修人員的傷害。另外，熱噴涂技術(shù)可將特殊薄層覆蓋于特定的位置，有助于優(yōu)化相應(yīng)位置的耐高溫和抗腐蝕性能。目前最受歡迎的綠色噴涂技術(shù)是機(jī)器人噴涂技術(shù)，該技術(shù)借助高科技機(jī)器人和傳統(tǒng)噴涂技術(shù)相結(jié)合的噴涂方式。應(yīng)用機(jī)器人噴涂技術(shù)能保證汽車車身噴涂材料的均勻性，提升噴涂品質(zhì)，降低材料用量以節(jié)約噴涂成本，從而改善傳統(tǒng)噴涂技術(shù)的局限性[15]。

3）能源管理系統(tǒng)。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，在涂裝工藝過程中，僅電力消耗就占到整個(gè)汽車制造過程消耗的 67% 。除電力消耗外，整個(gè)涂裝工藝過程還涉及煤氣、天然氣、蒸汽、壓縮空氣等多種能源。汽車涂裝過程中產(chǎn)生的機(jī)體熱量若處理不當(dāng)，不僅對(duì)大氣造成嚴(yán)重的污染，還會(huì)對(duì)生產(chǎn)人員的身體健康造成不良影響[。因此，在滿足安全生產(chǎn)的前提下，對(duì)產(chǎn)生的氣體熱量或余熱進(jìn)行回收利用，是汽車涂裝行業(yè)實(shí)現(xiàn)汽車綠色維修技術(shù)的重要途徑。如利用工業(yè)中高溫?zé)岜脤?shí)現(xiàn)空壓機(jī)冷水的熱量回收或在涂裝廢棄RTO燒爐的排風(fēng)口安裝換熱裝置等，均能實(shí)現(xiàn)余熱能量回收[17]

2.3管理協(xié)同：綠色清洗與碳追蹤

在進(jìn)行汽車涂裝前，需對(duì)汽車車身進(jìn)行整體清潔。傳統(tǒng)清潔模式以使用燃油和柴油為主，兩者的清潔效果較高，但均具有助燃性質(zhì)，安全性低。另外，石油原油產(chǎn)品主要成分為直鏈、支鏈和環(huán)烷烴類、多環(huán)芳烴及不飽和烴類，對(duì)生態(tài)環(huán)境造成一定的破壞。而綠色清洗技術(shù)將用水代替?zhèn)鹘y(tǒng)油物質(zhì)，該技術(shù)可以排除由于油類物質(zhì)產(chǎn)生的安全問題，提高工作環(huán)境整潔度以及減少對(duì)生態(tài)環(huán)境的破壞[18；另外，開發(fā)涂裝專用LCA模型，覆蓋“涂料生產(chǎn)-噴涂-廢棄物處理”全鏈條，以及構(gòu)建涂料碳標(biāo)簽平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)原材料溯源、工藝優(yōu)化預(yù)警以及碳積分交易來(lái)對(duì)涂裝過程中的碳進(jìn)行追蹤。

3技術(shù)挑戰(zhàn)與發(fā)展趨勢(shì)

現(xiàn)有的綠色維修技術(shù)在汽車涂裝行業(yè)的應(yīng)用能夠在一定程度上提高資源利用率以及減少環(huán)境污染，但仍然存在以下三個(gè)方面的挑戰(zhàn)。1）材料層面：水性漆在長(zhǎng)期戶外耐候性方面存在顯著局限，趙珊珊[等人采用GB1765標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試人工加速老化試驗(yàn)（ 800h ）表明，不作改性的純水性漆的失光級(jí)和失色率是最高的。2）工藝層面：廢水回用成本高，機(jī)器人噴涂柔性不足。3）系統(tǒng)層面：缺乏全生命周期碳追蹤體系。針對(duì)以上的挑戰(zhàn)，未來(lái)涂裝行業(yè)的綠色維修技術(shù)將開發(fā)具有較好防腐性的納米復(fù)合水性樹脂，推廣數(shù)字化涂裝線監(jiān)測(cè)實(shí)時(shí)能耗與優(yōu)化，構(gòu)建涂料一工藝一回收閉環(huán)產(chǎn)業(yè)鏈。

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（編輯 楊景）